Vor kurzem war es wieder soweit: Der bislang erdähnlichste Exoplanet wurde gefunden: Kepler-452 b. Was mir immer wieder bei solchen Entdeckungen fehlt – zumindest in den Standard-Medien – ist die Einordnung innerhalb dessen, was wir bis zu diesem Zeitpunkt bereits über Planeten wissen. Und was jetzt an diesem speziellen Planeten noch erdähnlicher ist als an dem Planeten davor und dem davor und dem davor. Die NASA macht das schon ganz gut in ihrem Press-Release-Kit. Aber da ja zumindest in Deutschland Wissenschaftsjournalismus ein Nischenprodukt ist und Sendeplatz sowieso zu rar ist für eine vernünftige Hintergrundstory, ist es vielleicht nicht verwunderlich, wenn dann eben das “Erde2.0”-Syndrom wieder hochgekocht wird.
Was macht Kepler-452b so besonders?
Kepler-452b ist aber tatsächlich ein Meilenstein, was man bereits daran erkennt, dass es der potentiell habitable kleine Exo-Planet mit der bislang längsten Umlaufperiode ist: Die beträgt etwa 385 Tage und ist damit nur etwas länger als die unserer Erde (1).
Die Ausmaße des Kepler-452-Systems verglichen mit unserem Sonnensystem und mit dem Kepler-186-System um einen kleinen kühlen Stern, dessen habitabler Planet bei uns in die Merkur-Umlaufbahn passen würde (NASA Ames/JPL-CalTech/R. Hurt)
Habitabel heißt hier, dass der Planet sich im ‘richtigen’ Abstand zu seinem Zentralgestirn befindet. Die Sonneneinstrahlung darf nicht zu stark und nicht zu schwach sein. Die Bandbreite dieser Planetenorbits ist die habitable Zone. Dabei gilt, je kleiner der Stern, desto kühler ist er und desto näher liegt seine habitable Zone am Stern.
Die früher gemeldeten “erdähnlichsten” Planeten umkreisten kleinere Sterne mit kleineren Umlaufperioden. Das liegt erstens daran, dass Planeten mit kleinen Umlaufperioden leichter zu entdecken sind. Zweitens sind auch Planeten um kleine Sterne besser zu entdecken als um größere. Drittens sind kleinere sonnenähnliche Sterne weitaus häufiger als größere.
Sonnenähnliche Sterne nennen wir Wasserstoff-fusionierende Plasma-Ansammlungen im All, die einige Milliarden Jahre relativ stabil Licht und Wärme abgeben. Das umfasst genauer gesagt Hauptreihen-Sterne der Spektral-Klasse M, K, G und F mit Massen zwischen 10%-120% der Sonnenmasse. Unsere Sonne ist ein G-Stern – so wie Kepler-452. Genauer gesagt ist Kepler-452b der allererste entdeckte kleine Exoplanet um einen G-Stern, der sich auch noch in der habitablen Zone befindet. Das ist der Meilenstein.
Dazu muss man aber eben wissen, dass es verschiedene “Klassen” sonnenähnlicher Sterne gibt und das die auch noch unterschiedlich häufig sind. G-Sterne machen nur etwa 7% aller sonnenähnlicher Sterne aus, M-Sterne machen dagegen über 70% aus. Tatsächlich sind große Sterne seltener als kleine.
Kleine Kepler-Super-Erden (1-2 Erdradien) pro Unterklasse der sonnenähnlichen Sterne.
(NASA Ames/JPL-CalTech/R. Hurt)
Was ist bei Kepler-452b anders als bei unserer Erde?
Allerdings ist Kepler-452b etwa 60% größer als unsere Erde und der Planet liegt etwa 1400 Lichtjahre weit weg, so dass wir in absehbarer Zeit nicht einmal seine Masse kennen werden. Dummerweise liegt der Übergang zwischen felsigen und kleinen Neptun-Planeten bei etwa 1.5 Erdradien. Damit kann es durchaus sein, dass Kepler-452b zwar in der habitablen Zone liegt, aber dummerweise eine zu dichte Atmosphäre hat, um flüssiges Wasser zu beherbergen, wenn er überhaupt eine feste Oberfläche hat. Aber auch wenn Kepler-452b eine Mini-Neptun ist, dann wäre das auch ok. Denn mit jeder Super-Erde lernen wir mehr über Planeten und damit, inwiefern unsere Erde etwas Besonderes unter allen Planeten in dieser Galaxie ist – oder eben nicht.
Denn die Datengrundlage auf Grund dessen wir beurteilen, ob ein Planet einer gewissen Größe felsig oder gasförmig ist, ist sehr dünn. Sie basiert auf ein, zwei Handvoll Planeten von denen wir Radius und Masse haben. Die Analyse, die bei der Entdeckung von Kepler-452b herangezogen wurde, basierte auf echten Masse-Messungen von gerade mal 16 Kepler-Planeten (2). Deswegen ist es auch dringend notwendig, die Natur dieser kleinen Super-Erden mit 1-2 Erdradien besser zu verstehen- bevor wir noch besser abschätzen können, welche Planeten habitabel sind.
Erde 2.0 – Brauchen wir das überhaupt?
Überhaupt stimme ich Ethan Siegel voll und ganz zu, dass es sogar verheerend ist, sich allzu sehr auf eine Erde 2.0 auf der Suche nach dem ersten wirklich habitablen Exoplaneten zu versteifen. Ich halt es durchaus für wahrscheinlich, dass wenn wir irgendwann tatsächlich einen Planeten um einen anderen Stern finden, der flüssiges Wasser und Wasserdampf-Wolken hat, er in vielen entscheidenden Punkten von der Erde abweichen wird. Ich werde dazu demnächst eine Serie anfangen, die das genauer ausführen wird, denn es gibt schon einige ausgefeilte Gedanken-Experimente (sprich Simulationen), die flüssiges Wasser unter recht überraschenden Bedingungen zulassen.
Außerdem finde ich diese ‘erdähnlichste Planet’-Nummer inzwischen recht billig und abgedroschen. Es lässt sich damit anscheinend gut Schlagzeilen machen, aber auf die Dauer ermüdet es schon. Die Satire-Sendung WDR2 hat schon gewitzelt, dass sich die Forscherinnen bitte erst dann wieder melden sollten, wenn sie eine Köln-ähnliche Stadt in einem deutschähnlichen Land auf einem erdähnlichen Planeten entdeckt haben (WDR2-Zugabe 18.7.2015). Kann ich sogar nachvollzoiehen. Wenn man kein(e) Expert(in) ist, dann ist es auch schwer, auf die Dauer Begeisterung für “wieder einen erdähnlichen Planeten” zu zeigen. Da hat auch Florian letztens schon was zu geschrieben.
Von daher höchste Zeit für eine ausführlichere Serie zum Thema: Der lange und vor allem spannende und überraschende Weg zum ersten habitablen Exoplaneten.
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(1) Jon M. Jenkins, Joseph D. Twicken, Natalie M. Batalha, Douglas A. Caldwell, William D. Cochran, Michael Endl, David W. Latham, Gilbert A. Esquerdo, Shawn Seader, Allyson Bieryla, Erik Petigura, David R. Ciardi, Geoffrey W. Marcy, Howard Isaacson, Daniel Huber, Jason F. Rowe, Guillermo Torres, Stephen T. Bryson, Lars Buchhave, Ivan Ramirez, Angie Wolfgang, Jie Li, Jennifer R. Campbell, Peter Tenenbaum, Dwight Sanderfer, Christopher E. Henze, Joseph H. Catanzarite, Ronald L. Gilliland, & William J. Borucki (2015). Discovery and Validation of Kepler-452b: A 1.6-Re Super Earth Exoplanet
in the Habitable Zone of a G2 Star The Astronomical Journal 150 : 56 (2015) arXiv: 1507.06723v1
(2) Geoffrey W. Marcy, Howard Isaacson, Andrew W. Howard, Jason F. Rowe, Jon M. Jenkins, Stephen T. Bryson, David W. Latham, Steve B. Howell, Thomas N. Gautier III, Natalie M. Batalha, Leslie A. Rogers, David Ciardi, Debra A. Fischer, Ronald L. Gilliland, Hans Kjeldsen, Jørgen Christensen-Dalsgaard, Daniel Huber, William J. Chaplin, Sarbani Basu, Lars A. Buchhave, Samuel N. Quinn, William J. Borucki, David G. Koch, Roger Hunter, Douglas A. Caldwell, Jeffrey Van Cleve, Rea Kolbl, Lauren M. Weiss, Erik Petigura, Sara Seager, Timothy Morton, John Asher Johnson, Sarah Ballard, Chris Burke, William D. Cochran, Michael Endl, Phillip MacQueen, Mark E. Everett, Jack J. Lissauer, Eric B. Ford, Guillermo Torres, Francois Fressin, Timothy M. Brown, Jason H. Steffen, David Charbonneau, Gibor S. Basri, Dimitar D. Sasselov, Joshua Winn, Roberto Sanchis-Ojeda, Jessie Christiansen, Elisabeth Adams, Christopher Henze, Andrea Dupree, Daniel C. Fabrycky, Jonathan J. Fortney, Jill Tarter, Matthew J. Holman, Peter Tenenbaum, Avi Shporer, Philip W. Lucas, William F. Welsh, Jerome A. Orosz, T. R. Bedding, T. L. Campante, G. R. Davies, Y. Elsworth, R. Handberg, S. Hekker, C. Karoff, S. D. Kawaler, M. N. Lund, M. Lundkvist, T. S. Metcalfe, A. Miglio, V. Silva Aguirre, D. Stello, T. R. White, Alan Boss, Edna Devore, Alan Gould, Andrej Prsa, Eric Agol, Thomas Barclay, Jeff Coughlin, Erik Brugamyer, Fergal Mullally, Elisa V. Quintana, Martin Still, Susan E. hompson, David Morrison, Joseph D. Twicken, Jean-Michel Désert, Josh Carter, Justin R. Crepp, Guillaume Hébrard, Alexandre Santerne, Claire Moutou, Charlie Sobeck, Douglas Hudgins, Michael R. Haas, Paul Robertson, Jorge Lillo-Box, & David Barrado (2014). Masses, Radii, and Orbits of Small Kepler Planets: The Transition from
Gaseous to Rocky Planets Geoffrey W. Marcy et al. 2014 ApJS 210 20 arXiv: 1401.4195v1
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